Как са подредени хромозомите и от какво са направени. От гръцки Homos - същото

Видео урок 1: Клетъчно делене. Митоза

Видео урок 2: Мейоза. Фази на мейозата

Лекция: Клетката е генетичната единица на живо същество. Хромозоми, тяхната структура (форма и размер) и функции

Клетката е генетичната единица на живота

Единичната клетка е призната за основна единица на живота. Именно на клетъчно ниво протичат процеси, които отличават живата материя от неживата. Всяка от клетките съхранява и интензивно използва наследствена информация за химическата структура на протеините, които трябва да се синтезират в нея, поради което се нарича генетична единица на живите. Дори безядрените еритроцити в началните етапи на своето съществуване имат митохондрии и ядро. Само в зряло състояние им липсват структурите за синтез на протеини.

Към днешна дата науката не познава клетки, които не съдържат ДНК или РНК като носител на геномна информация. При липса на генетичен материал клетката не е способна да синтезира протеини и следователно да живее.

ДНК присъства не само в ядрата, нейните молекули се съдържат в хлоропластите и митохондриите, тези органели могат да се размножават вътре в клетката.

ДНК в клетката е под формата на хромозоми - сложни комплекси протеин-нуклеинова киселина. Еукариотните хромозоми са разположени в ядрото. Всеки от тях представлява сложна структура от:

Единствената дълга ДНК молекула, 2 метра от която е опакована в компактна структура (при хората) с размер до 8 микрона;

Специални хистонови протеини, чиято роля е да опаковат хроматина (субстанцията на хромозомата) в позната пръчковидна форма;

Хромозоми, тяхната структура (форма и размер) и функции

Тази плътна опаковка от генетичен материал се произвежда от клетката преди деленето. Точно в този момент гъсто опакованите, образувани хромозоми могат да бъдат изследвани под микроскоп. Когато ДНК се нагъва в компактни хромозоми, наречени хетерохроматин, синтезът на информационна РНК не е възможен. По време на периода на набиране на клетъчна маса и нейното интерфазно развитие, хромозомите са в по-малко опаковано състояние, което се нарича интерхроматин и в него се синтезира иРНК, настъпва репликация на ДНК.

Основните елементи на структурата на хромозомите са:

центромер.Това е част от хромозомата със специална последователност от нуклеотиди. Той свързва две хроматиди заедно, участва в конюгацията. Именно към него са прикрепени протеиновите нишки на вретеновидните тръби на клетъчното делене.

Теломери. Това са крайните участъци на хромозомите, които не могат да се свързват с други хромозоми, те играят защитна роля. Те се състоят от повтарящи се участъци от специализирана ДНК, които образуват комплекси с протеини.

Точки на започване на репликацията на ДНК.

Хромозомите на прокариотите са много различни от еукариотните, представляващи ДНК-съдържащи структури, разположени в цитоплазмата. Геометрично те представляват пръстеновидна молекула.

Хромозомният набор на клетката има свое име - кариотип. Всеки от видовете живи организми има свой собствен състав, брой и форма на хромозомите, характерни само за него.

Соматичните клетки съдържат диплоиден (двоен) набор от хромозоми, половината от всеки родител.

Хромозомите, отговорни за кодирането на същите функционални протеини, се наричат ​​хомоложни. Плоидността на клетките може да бъде различна - като правило при животните гаметите са хаплоидни. В растенията полиплоидията вече е доста често срещано явление, което се използва за създаване на нови сортове в резултат на хибридизация. Нарушаването на количеството плоидност при топлокръвните и хората причинява сериозни вродени заболявания като синдрома на Даун (наличие на три копия на 21-вата хромозома). Най-често хромозомните аномалии водят до нежизнеспособност на организма.

При хората пълният набор от хромозоми се състои от 23 двойки. Най-големият известен брой хромозоми, 1600, е открит в най-простите планктонни организми, радиоларии. Най-малкият набор от хромозоми в мравките австралийски черен булдог е само 1.

Жизненият цикъл на клетката. Фази на митоза и мейоза

Интерфаза, с други думи, продължителността на времето между две деления се определя от науката като жизнения цикъл на клетката.

По време на интерфазата в клетката протичат жизненоважни химични процеси, тя расте, развива се и натрупва резервни вещества. Подготовката за размножаване включва удвояване на съдържанието - органели, вакуоли с хранително съдържание, обем на цитоплазмата. Именно благодарение на деленето, като начин за бързо увеличаване на броя на клетките, са възможни дълъг живот, размножаване, увеличаване на размера на тялото, оцеляването му при нараняване и регенерация на тъканите. В клетъчния цикъл се разграничават следните етапи:

Интерфаза.Време между разделянията. Първо, клетката расте, след това броят на органелите се увеличава, обемът на резервното вещество се увеличава, протеините се синтезират. В последната част на интерфазата хромозомите са готови за последващо разделяне - те се състоят от двойка сестрински хроматиди.

Митоза.Това е името на един от методите за ядрено делене, характерен за телесните (соматични) клетки, при който от една се получават 2 клетки с идентичен набор от генетичен материал.

Мейозата е характерна за гаметогенезата. Прокариотните клетки са запазили древния метод на размножаване - директно делене.

Митозата се състои от 5 основни фази:

Профаза.За нейно начало се счита моментът, в който хромозомите стават толкова плътно опаковани, че се виждат под микроскоп. Също така по това време нуклеолите се унищожават, образува се делително вретено. Микротубулите се активират, продължителността на тяхното съществуване намалява до 15 секунди, но скоростта на образуване също се увеличава значително. Центриолите се отклоняват към противоположните страни на клетката, образувайки огромен брой непрекъснато синтезиращи и разпадащи се протеинови микротубули, които се простират от тях до центромерите на хромозомите. Така се образува вретеното. Мембранни структури като ER и апарата на Голджи се разпадат на отделни везикули и тубули, произволно разположени в цитоплазмата. Рибозомите се отделят от ER мембраните.

метафаза. Образува се метафазна плоча, състояща се от хромозоми, балансирани в средата на клетката от усилията на противоположни центриолови микротубули, всяка от които ги дърпа в собствената си посока. В същото време продължава синтезът и разпадането на микротубулите, техния вид "преграда". Тази фаза е най-дългата.

• Анафаза. Усилията на микротубулите прекъсват връзките на хромозомите в центромерната област и със сила ги разтягат към полюсите на клетката. В този случай хромозомите понякога приемат V-образна форма поради устойчивостта на цитоплазмата. В областта на метафазната пластина се появява пръстен от протеинови влакна.
• Телофаза.Неговото начало се счита за момента, в който хромозомите достигнат полюсите на делене. Започва процес на възстановяване на вътрешните мембранни структури на клетката - ЕПС, апарата на Голджи, ядрото. Хромозомите се разопаковат. Сглобяват се нуклеолите и започва синтеза на рибозоми. Вретеното на разделението се разпада.
• цитокинеза. Последната фаза, в която протеиновият пръстен, който се появи в централната област на клетката, започва да се свива, избутвайки цитоплазмата към полюсите. Налице е разделяне на клетката на две и образуването на протеиновия пръстен на клетъчната мембрана на мястото.

Регулатори на процеса на митоза са специфични протеинови комплекси. Резултатът от митотичното делене е двойка клетки с идентична генетична информация. В хетеротрофните клетки митозата протича по-бързо, отколкото в растителните клетки. При хетеротрофите този процес може да отнеме от 30 минути, при растенията - 2-3 часа.

За да генерира клетки с половината от нормалния брой хромозоми, тялото използва различен механизъм на делене - мейоза.

Свързва се с необходимостта от производство на зародишни клетки; в многоклетъчните организми избягва постоянното удвояване на броя на хромозомите в следващото поколение и прави възможно получаването на нови комбинации от алелни гени. Различава се в броя на фазите, като е по-дълъг. Полученото намаляване на броя на хромозомите води до образуването на 4 хаплоидни клетки. Мейозата е две разделения, които следват едно след друго без прекъсване.

Дефинират се следните фази на мейозата:

Профаза I. Хомоложните хромозоми се приближават една към друга и се обединяват надлъжно. Такава асоциация се нарича конюгация. След това има кръстосване - двойните хромозоми кръстосват раменете си и обменят участъци.

Метафаза IХромозомите се разделят и заемат позиции на екватора на клетъчното вретено, като придобиват V-образна форма поради напрежението на микротубулите.

Анафаза IХомоложните хромозоми се разтягат чрез микротубули до полюсите на клетката. Но за разлика от митотичното делене, те се разминават като цяло, а не като отделни хроматиди.

Резултатът от първото разделяне на мейозата е образуването на две клетки с половината от броя на целите хромозоми. Между разделянията на мейозата интерфазата практически липсва, удвояването на хромозомите не се случва, те вече са двухроматидни.

Непосредствено след първото повторно мейотично делене е напълно подобно на митозата - при него хромозомите се разделят на отделни хроматиди, разпределени по равно между новите клетки.

оогониите преминават през етапа на митотично възпроизвеждане на ембрионалния етап на развитие, така че женското тяло вече се ражда с непроменен брой от тях;

сперматогониите са способни да се възпроизвеждат по всяко време на репродуктивния период на мъжкото тяло. Генерират се много повече от женските гамети.

Гаметогенезата на животинските организми се извършва в половите жлези - гонадите.

Процесът на трансформация на сперматогониите в сперматозоиди протича на няколко етапа:

Митотичното делене трансформира сперматогониите в сперматоцити от 1-ви ред.

В резултат на една мейоза те се превръщат в сперматоцити от 2-ри ред.

Второто мейотично деление произвежда 4 хаплоидни сперматиди.

Има период на формиране. В клетката ядрото се уплътнява, количеството цитоплазма намалява и се образува флагелът. Освен това протеините се съхраняват и броят на митохондриите се увеличава.

Образуването на яйца в тялото на възрастна жена се извършва, както следва:

От овоцит от 1-ви ред, от който има определено количество в тялото, в резултат на мейоза, с намаляване на броя на хромозомите наполовина, се образуват овоцити от 2-ри ред.

В резултат на второто мейотично делене се образуват зряла яйцеклетка и три малки редукционни телца.

Това неравновесно разпределение на хранителни вещества между 4 клетки е предназначено да осигури голям ресурс от хранителни вещества за нов жив организъм.

Яйцата на папрати и мъхове се произвеждат в архегониуми. При по-високо организираните растения - в специални яйцеклетки, разположени в яйчника.

Днес ще анализираме заедно интересен въпрос относно биологията на училищния курс, а именно: видове хромозоми, тяхната структура, изпълнявани функции и т.н.

Първо трябва да разберете какво е това, хромозома? Така че е обичайно да се наричат ​​структурните елементи на ядрото в еукариотните клетки. Именно тези частици съдържат ДНК. Последният съдържа наследствена информация, която се предава от родителския организъм на потомците. Това е възможно с помощта на гени (структурни единици на ДНК).

Преди да разгледаме подробно видовете хромозоми, е важно да се запознаем с някои въпроси. Например, защо се наричат ​​с този термин? Още през 1888 г. ученият W. Waldeyer им дава такова име. Ако се преведе от гръцки, тогава буквално получаваме цвят и тяло. С какво е свързано? Можете да разберете в статията. Също така е много интересно, че хромозомите обикновено се наричат ​​кръгова ДНК в бактериите. И това е въпреки факта, че структурата на последните и еукариотните хромозоми е много различна.

История

И така, стана ни ясно, че организираната структура на ДНК и протеин, която се съдържа в клетките, се нарича хромозома. Много интересно е, че една част от ДНК съдържа много гени и други елементи, които кодират цялата генетична информация на един организъм.

Преди да разгледаме видовете хромозоми, предлагаме да поговорим малко за историята на развитието на тези частици. И така, експериментите, които ученият Теодор Бовери започна да провежда в средата на 1880 г., демонстрираха връзката между хромозомите и наследствеността. В същото време Вилхелм Ру излага следната теория - всяка хромозома има различен генетичен товар. Тази теория е тествана и доказана от Теодор Бовери.

Благодарение на работата на Грегор Мендел през 1900 г., Бовери успява да проследи връзката между правилата за наследяване и поведението на хромозомите. Откритията на Бовери успяха да повлияят на следните цитолози:

• Едмънд Бичър Уилсън.
• Уолтър Сътън.
• Теофил Пейнтер.

Работата на Едмънд Уилсън беше да свърже теориите на Бовери и Сътън, което е описано в книгата „Клетката в развитието и наследяването“. Работата е публикувана около 1902 г. и се занимава с хромозомната теория за наследствеността.

Наследственост

И още една минута теория. В своите писания изследователят Уолтър Сътън успя да разбере колко хромозоми все още се съдържат в ядрото на една клетка. Вече беше казано по-рано, че ученият смята тези частици за носители на наследствена информация. Освен това Уолтър установи, че всички хромозоми са изградени от гени, така че те са точно виновниците, че родителските свойства и функции се предават на потомците.

Успоредно с това работата се извършва от Теодор Бовери. Както бе споменато по-рано, и двамата учени изследваха редица въпроси:

• предаване на наследствена информация;
• формулиране на основните положения за ролята на хромозомите.

Тази теория сега се нарича теория на Бовери-Сътън. По-нататъшното му развитие е извършено в лабораторията на американския биолог Томас Морган. Заедно учените успяха да:

• установяване на модели на разполагане на гени в тези структурни елементи;
• разработване на цитологична база.

Структура

В този раздел предлагаме да разгледаме структурата и видовете хромозоми. Така, говорим сиза структурните клетки, които съхраняват и предават наследствена информация. От какво са направени хромозомите? От ДНК и протеин. В допълнение, съставните части на хромозомите образуват хроматин. Протеините играят важна роля в опаковането на ДНК в клетъчното ядро.

Диаметърът на ядрото не надвишава пет микрона, а ДНК е опакована изцяло в ядрото. И така, ДНК в ядрото има примкова структура, която се поддържа от протеини. Последният в същото време разпознава последователността на нуклеотидите за тяхната конвергенция. Ако ще изучавате структурата на хромозомите под микроскоп, тогава най-доброто време за това е метафазата на митозата.

Хромозомата има формата на малка пръчка, която се състои от две хроматиди. Последните се държат от центромера. Също така е много важно да се отбележи, че всеки отделен хроматид се състои от хроматинови бримки. Всички хромозоми могат да бъдат в едно от следните две състояния:

• активен;
• неактивен.

Форми

Сега ще разгледаме съществуващите видове хромозоми. В този раздел можете да разберете какви форми на тези частици съществуват.

Всички хромозоми имат своя индивидуална структура. Отличителна черта са характеристиките на оцветяване. Ако изучавате хромозомна морфология, има някои важни неща, на които да обърнете внимание:

• местоположение на центромера;
• дължина и позиция на рамото.

И така, има следните основни типове хромозоми:

• метацентрични хромозоми (тяхната отличителна черта е местоположението на центромера в средата, тази форма също обикновено се нарича равно рамо);
• субметацентричен (отличителна черта е изместването на стеснението към една от страните, друго име са неравномерни рамене);
• акроцентричен (отличителна черта е местоположението на центромера почти в единия край на хромозомата, друго име е пръчковидно);
• точка (те получиха такова име поради факта, че тяхната форма е много трудна за определяне, което е свързано с малък размер).

Функции

Независимо от вида на хромозомите при хората и другите същества, тези частици изпълняват много различни функции. Какъв е залогът, можете да прочетете в този раздел на статията.

• При съхранение на наследствена информация. Хромозомите са носители на генетична информация.
• при предаването на наследствена информация. Наследствената информация се предава чрез репликация на ДНК молекулата.
• При осъществяване на наследствената информация. Благодарение на възпроизвеждането на един или друг вид i-RNA и съответно на един или друг вид протеин се осъществява контрол върху всички жизнени процеси на клетката и целия организъм.

ДНК и РНК

Разгледахме какви видове хромозоми съществуват. Сега се обръщаме към подробно изследване на въпроса за ролята на ДНК и РНК. Много е важно да се отбележи, че нуклеиновите киселини съставляват около пет процента от масата на клетката. Те ни изглеждат като мононуклеотиди и полинуклеотиди.

Има два вида от тези нуклеинови киселини:

• ДНК, което означава дезоксирибонуклеинови киселини;
• РНК, декодиране - рибонуклеинови киселини.

Освен това е важно да запомните, че тези полимери са съставени от нуклеотиди, тоест мономери. Тези мономери в ДНК и РНК са основно сходни по структура. Всеки отделен нуклеотид също се състои от няколко компонента, или по-скоро от три, свързани помежду си със силни връзки.

Сега малко за биологичната роля на ДНК и РНК. Като начало е важно да се отбележи, че в клетката могат да се появят три типа РНК:

• информационен (отстраняване на информация от ДНК, действаща като матрица за протеинов синтез);
• транспорт (пренася аминокиселини за протеинов синтез);
• рибозомна (участва в биосинтезата на протеини, образуване на структурата на рибозомата).

Каква е ролята на ДНК? Тези частици съхраняват информацията за наследствеността. Секциите на тази верига съдържат специална последователност от азотни бази, които са отговорни за наследствените черти. В допълнение, ролята на ДНК се състои в прехвърлянето на тези характеристики по време на процеса на клетъчно делене. С помощта на РНК в клетките се извършва синтез на РНК, поради което се осъществява синтез на протеини.

Хромозомен набор

И така, ние разглеждаме типове хромозоми, набори от хромозоми. Обръщаме се към подробно разглеждане на въпроса за хромозомния набор.

Броят на тези елементи е характерна особеност на вида. Например, вземете мухата Drosophila. Тя има общо осем, а приматите имат четиридесет и осем. Човешкото тяло има четиридесет и шест хромозоми. Веднага обръщаме внимание на факта, че техният брой е еднакъв за всички клетки на тялото.

Освен това е важно да се разбере, че има два възможни типа набор от хромозоми:

• диплоиден (характерен за еукариотните клетки, е пълен комплект, т.е. 2n присъстват в соматичните клетки);
• хаплоиден (половината от пълния набор, т.е. n, присъства в зародишните клетки).

Трябва да се знае, че хромозомите образуват двойка, чиито представители са хомолози. Какво означава този термин? Хомоложни се наричат ​​хромозоми, които имат еднаква форма, структура, местоположение на центромера и т.н.

полови хромозоми

Сега ще разгледаме по-отблизо следващия тип хромозома - пол. Това не е една, а двойка хромозоми, различни при мъжките и женските от един и същи вид.

По правило един от организмите (мъжки или женски) е собственик на две еднакви, доста големи X хромозоми, докато генотипът е XX. Индивид от противоположния пол има една X хромозома и малко по-малка Y хромозома. Генотипът е XY. Също така е важно да се отбележи, че в някои случаи формирането на мъжкия пол става при липса на една от хромозомите, т.е. генотип X0.

автозоми

Това са сдвоени частици в организми с хромозомно определяне на пола, които са еднакви както за мъжете, така и за жените. По-просто казано, всички хромозоми (с изключение на половите) са автозоми.

Моля, имайте предвид, че наличието, копията и структурата не зависят от пола на еукариотите. Всички автозоми имат сериен номер. Ако вземем човек, тогава двадесет и две двойки (четиридесет и четири хромозоми) са автозоми, а една двойка (две хромозоми) са полови хромозоми.

Хромозомите са най-важният елемент на клетката. Те отговарят за предаването и внедряването на наследствената информация и в еукариотната клетка са локализирани в ядрото.

Според химическата структура хромозомите са комплекси от дезоксирибонуклеинови киселини (ДНК) и свързани протеини, както и малък брой други вещества и йони. По този начин хромозомите са дезоксирибонуклеопротеини (DNP).

Всяка хромозома в интерфазата съдържа една дълга двойноверижна ДНК молекула. Генът е последователност от определен брой последователни нуклеотиди, които изграждат ДНК. Гените, които изграждат ДНК на една хромозома, следват един друг. В интерфазата протичат много процеси в клетката, много части от хромозомата са деспирализирани в различна степен. Много региони на ДНК участват в синтеза на РНК.

По време на периода на клетъчно делене (както по време на митозата, така и по време на мейозата) хромозомите се спирализират (те се уплътняват). В същото време тяхната дължина се намалява и синтезът на РНК върху тях става невъзможен. Преди спирализацията всяка хромозома се удвоява. Твърди се, че хромозомата е съставена от две хроматиди. Тоест по време на интерфазата хромозомата се състои от един хроматид.

Протеините, които изграждат хромозомата, играят важна роля в уплътняването на хроматидите.

Така, в зависимост от фазата на клетъчния цикъл, според външната структура на хромозомата, те могат да бъдат представени 1) като невидими в светлинен микроскоп хроматин(в интерфаза) и се състоят от една хроматида или 2) под формата на две спирализирани хроматиди, видими в светлинен микроскоп (във фазите на клетъчното делене, започвайки от метафазата).

Има още един важен елемент в структурата на хромозомите - центромер(първично разтягане). Той има протеинова природа и е отговорен за движението на хромозомата, а към него също са прикрепени нишки на вретено. В зависимост от местоположението на центромера се разграничават хромозоми с равно рамо (метацентрични), неравно рамо (субметацентрични) и пръчковидни (акроцентрични). При първия центромерът е разположен в средата, като разделя всеки хроматид на две равни рамена, при втория рамената са с различна дължина, а при третия центромерът е разположен в един от краищата на хроматида.

В удвоените хромозоми хроматидите са свързани помежду си в центромера.

1 - хроматид; 2 - центромер; 3 - късо рамо; 4 - дълго рамо.

Наличието на първична констрикция в структурата на хромозомите е задължително. В допълнение към тях обаче има вторични стеснения ( нуклеоларни организатори), те не се наблюдават във всички хромозоми. В ядрото, върху вторичните стеснения на хромозомите, се извършва синтеза на нуклеоли.

В краищата на хроматидите се намират т.нар теломери. Те предотвратяват слепването на хромозомите.

В хаплоиден набор всяка хромозома е уникална по своята структура. Позицията на центромера (и произтичащите от това дължини на хромозомните рамена) прави възможно разграничаването на всеки от останалите.

В диплоидния набор всяка хромозома има хомоложна, имаща същата структура и същия набор от гени (но вероятно техните други алели) и наследена от друг родител.

Всеки вид жив организъм се характеризира със свой собствен кариотип, т.е. собствен брой хромозоми и техните характеристики (дължина, позиция на центромерите, особености на химическата структура). Биологичните видове могат да бъдат определени по кариотип.

Лекция №3

Тема: Организиране на потока от генетична информация

План на лекцията

1. Устройство и функции на клетъчното ядро.

2. Хромозоми: структура и класификация.

3. Клетъчни и митотични цикли.

4. Митоза, мейоза: цитологична и цитогенетична характеристика, значение.

Устройство и функции на клетъчното ядро

Основната генетична информация се съдържа в ядрото на клетките.

клетъчно ядро(лат. - ядро; Гръцки - карион) е описан през 1831 г. Робърт Браун. Формата на ядрото зависи от формата и функцията на клетката. Размерите на ядрата се променят в зависимост от метаболитната активност на клетките.

Обвивка на интерфазното ядро (кариолемма) се състои от външна и вътрешна елементарни мембрани. Между тях е перинуклеарно пространство. Мембраната има дупки пори.Между ръбовете на ядрената пора има протеинови молекули, които образуват комплекси от пори. Отворът на порите е покрит с тънък филм. При активни метаболитни процеси в клетката повечето от порите са отворени. През тях протича поток от вещества – от цитоплазмата към ядрото и обратно. Броят на порите в едно ядро

Ориз.Схема на структурата на клетъчното ядро

1 и 2 - външна и вътрешна мембрана на ядрената мембрана, 3

- ядрена пора, 4 - ядро, 5 - хроматин, 6 - ядрен сок

достига до 3-4 хиляди. Външната ядрена мембрана се свързва с канали в ендоплазмения ретикулум. Обикновено съдържа рибозоми. Протеините на вътрешната повърхност на ядрената обвивка се образуват ядрена плоча. Той поддържа постоянна форма на ядрото, към него са прикрепени хромозоми.

Ядрен сок - кариолимфа, колоиден разтвор в състояние на гел, който съдържа протеини, липиди, въглехидрати, РНК, нуклеотиди, ензими. ядрое непостоянен компонент на ядрото. Изчезва в началото на клетъчното делене и се възстановява в края му. Химическият състав на нуклеолите: протеин (~90%), РНК (~6%), липиди, ензими. Нуклеолите се образуват в областта на вторичните стеснения на сателитните хромозоми. Функция на ядрото: сглобяване на рибозомни субединици.

х роматинядрата са интерфазни хромозоми. Те съдържат ДНК, хистонови протеини и РНК в съотношение 1:1,3:0,2. ДНК се комбинира с протеин, за да се образува дезоксирибонуклеопротеин(DNP). По време на митотичното делене на ядрото, DNP спирализира и образува хромозоми.

Функции на клетъчното ядро:

1) съхранява наследствената информация на клетката;

2) участва в клетъчното делене (размножаване);

3) регулира метаболитните процеси в клетката.

Хромозоми: структура и класификация

Хромозоми(Гръцки - хромо- цвят, соматяло) е спираловиден хроматин. Дължината им е 0,2 - 5,0 микрона, диаметърът е 0,2 - 2 микрона.

Ориз.Типове хромозоми

Метафазна хромозомасе състои от две хроматиди, които са свързани центромер (първично свиване). Тя разделя хромозомата на две рамо. Индивидуалните хромозоми имат вторични стеснения. Зоната, която отделят, се нарича сателити такива хромозоми са сателитни. Краищата на хромозомите се наричат теломери. Всеки хроматид съдържа една непрекъсната ДНК молекула в комбинация с хистонови протеини. Интензивно оцветените участъци от хромозомите са области на силна спирализация ( хетерохроматин). По-светлите области са области със слаба спирализация ( еухроматин).

Типовете хромозоми се различават по местоположението на центромера (фиг.).

1. метацентрични хромозоми- центромерът е разположен в средата, а рамената са с еднаква дължина. Частта от рамото близо до центромера се нарича проксимална, противоположната се нарича дистална.

2. Субметацентрични хромозоми- центромерът е изместен от центъра и рамената са с различна дължина.

3. Акроцентрични хромозоми- центромерът е силно изместен от центъра и едното рамо е много късо, второто рамо е много дълго.

В клетките на слюнчените жлези на насекоми (мухи Drosophila) има гигантски, политенови хромозоми(многоверижни хромозоми).

За хромозомите на всички организми има 4 правила:

1. Правилото за постоянство на броя на хромозомите. Обикновено организмите от определени видове имат постоянен брой хромозоми, характерни за вида. Например: човек има 46, куче има 78, плодова мушица има 8.

2. сдвояване на хромозоми. В диплоиден набор всяка хромозома обикновено има сдвоена хромозома - еднаква по форма и размер.

3. Индивидуалност на хромозомите. Хромозомите на различните двойки се различават по форма, структура и размер.

4. Хромозомна непрекъснатост. Когато генетичният материал се дублира, хромозома се образува от хромозома.

Наборът от хромозоми на соматична клетка, характерен за организъм от даден вид, се нарича кариотип.

Класификацията на хромозомите се извършва по различни критерии.

1. Хромозомите, които са еднакви в клетките на мъжките и женските организми, се наричат автозоми. Човешкият кариотип има 22 двойки автозоми. Хромозомите, които са различни в мъжките и женските клетки, се наричат хетерохромозоми или полови хромозоми. При мъжете това са X и Y хромозоми, а при жените X и X.

2. Подреждането на хромозомите в низходящ ред се нарича идиограма. Това е систематичен кариотип. Хромозомите са подредени по двойки (хомоложни хромозоми). Първата двойка са най-големите, 22-рата двойка са най-малките, а 23-тата двойка са половите хромозоми.

3. През 1960г Предложена е Денвърската класификация на хромозомите. Изгражда се въз основа на тяхната форма, големина, центромерна позиция, наличие на вторични стеснения и сателити. Важен показател в тази класификация е центромерен индекс(CI). Това е съотношението на дължината на късото рамо на хромозомата към цялата й дължина, изразено като процент. Всички хромозоми са разделени на 7 групи. Групите са обозначени с латински букви от A до G.

Група Авключва 1-3 двойки хромозоми. Това са големи метацентрични и субметацентрични хромозоми. Техният CI е 38-49%.

Група Б. 4-та и 5-та двойка са големи метацентрични хромозоми. CI 24-30%.

Група С. Двойки хромозоми 6 - 12: среден размер, субметацентрични. CI 27-35%. Тази група включва също Х хромозомата.

Група Г. 13-15 двойки хромозоми. Хромозомите са акроцентрични. CI около 15%.

Група Е. Двойки хромозоми 16 - 18. Сравнително къси, метацентрични или субметацентрични. CI 26-40%.

Група F. 19 - 20-та двойка. Къси субметацентрични хромозоми. CI 36-46%.

Група Ж. 21-22 чифта. Малки, акроцентрични хромозоми. CI 13-33%. Y хромозомата също принадлежи към тази група.

4. Парижката класификация на човешките хромозоми е създадена през 1971 г. С помощта на тази класификация е възможно да се определи локализацията на гените в определена двойка хромозоми. Използвайки специални методи за оцветяване, във всяка хромозома се разкрива характерен ред на редуване на тъмни и светли ивици (сегменти). Сегментите се обозначават с наименованието на методите, които ги разкриват: Q - сегменти - след оцветяване с хинакринна горчица; G - сегменти - оцветяване по Гимза; R - сегменти - оцветяване след топлинна денатурация и др. Късото рамо на хромозомата се обозначава с буквата p, дългото рамо с буквата q. Всяко рамо на хромозома е разделено на региони и номерирано от центромера до теломер. Лентите в регионите са номерирани по ред от центромера. Например местоположението на гена D естераза - 13p14 - е четвъртата лента на първата област на късото рамо на 13-та хромозома.

Функция на хромозомите: съхранение, възпроизвеждане и предаване на генетична информация по време на възпроизвеждането на клетките и организмите.

Подобна информация.